87唐海龙开题报告 .docx

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1、精品名师归纳总结毕业设计 论文）开题报告论文题目太阳能混合动力清扫车太阳能系统设计一、选题背景和意义：随着全球变暖等生态环境的恶化以及石油、煤炭等化石能源的有限性，使得人类不得不尽快的查找新的清洁、可再生能源。其中包括太阳能、风能、海洋能、生物质能、水能、的热能等，而太阳能以其安全、清洁、储量庞大等优势使其必将成为21 世纪最有期望大规模应用的清洁能源之一，受到人们越来越多的青睐。我国是光伏产业大国加上技术条件的逐步趋于成熟，使得太阳能发电的价格在逐步降低，这为为太阳能发电更为广泛的推广供应了保证。目前我国处于城市化的加速阶段，清扫车作为城市环卫的重要工具应用将越来越广，传 统的清扫车通常以汽

2、油柴油）发动机或是电动机为主要动力源。由于清扫车通常工作在学校、医院等部门，因此汽油柴油）发动机产生的庞大噪音会对周边环境产生很大的影响。 如用使用电动机，就蓄电池的续航才能和寿命是需要解决的一个问题。据调查，清扫车的电 池大多采纳铅酸电池，而不是锂电池或是镍氢电池。但铅酸电池体积较大，并且正常使用的 话每天都需要充一次电，寿命也不长，这些都是限制清扫车连续长时间工作的瓶颈。太阳能混合动力清扫车太阳能系统的设计为清扫车在实现混合动力的同时运用可再生、无污染的高效能源太阳能给整个清扫车供应一部分能量，更加的节能环保。太阳能电池板作为一个太阳能的收集转化模块可以便利的应用在移动的设备如清扫车）上，

3、可以为整个清扫车在工作时供应一部分能量，余外能量也可以储备起来以节能环保，在将太阳能系统加入混合动力清扫车中能够更大程度的达到节能环保的构想。随着我国城市现代化建设进程不断加快，对市政的环卫作业机械化程度要求越来越高，其经济和社会意义特别重大。二、课题关键问题及难点： 关键问题：1、实现充电，将太阳能电池板产生的电能有肯定效率的充入蓄电池内。2、提高效率，查找太阳能电池板向蓄电池充电的最大功率点。3、提高利用率，将太阳能电池板所产生的电能最大限度的结合清扫车利用起来。包括充电效率要尽可能的提高，以及在某些工作状态下由太阳能电池板直接带动工作。4、结构和谐紧凑，太阳能电池板跟整车的安装和谐，结构

4、紧凑融为一体。5、太阳能自动跟踪系统的加入与整车设计的取舍问题，是否可以找到一个优点相互结合的点。难点：1 、最大功率点的查找，需要硬件电路的设计和软件程序算法的结合，本次使用的是MSP430F149这款的单片机， MSP430F149是一款超低功耗的集成芯片，由于初次接触这款芯片，芯片的使用以及外围电路的设计都是比较麻烦的。最大功率点的查找需要实时检测太阳能电池板输出端以及蓄电池端的电压、电流，怎样对电压电流的检测是一个难点。2、充电电路采纳的专用铅酸蓄电池治理芯片UC30906，充电电路的设计，以及外围电路的设计运算。以及在能够实现充电的前提下，充分的保证铅酸蓄电池的使用寿命。3、与混合动

5、力系统的和谐。注：开题报告可单独装订，但在院系）范畴内，封面和装订格式必需统一。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、文献综述 或调研报告）：一）国内外太阳能移动设备的讨论国外太阳能移动设备的讨论：太阳能的开发利用日益广泛，技术也日趋成熟，印度科学工业讨论中心开发的太阳能电池的新型三轮车在新德里投入使用。2021 年 12 月，世界上第一辆完全使用太阳能作为动力来源的小轿车完成了其首次环球之旅。瑞士时间2021 年 5 月 13 日，世界最大的太阳能飞机瑞士制造的“太阳驱动”号在飞行12 小时 59 分后，于同日21 时39 分在比利时首都布鲁塞尔降落，飞行距离630 公里，胜利

6、完成首次跨国飞行。2021 年 1 月16 日瑞士生产的全球最大的太阳能轮船”星球太阳“号航行48000 公里之后停驻阿布扎比。国外的太阳移动设备主要太阳能汽车、太阳能船、太阳能飞机等功率大造价高的交通工具上，其可利用的光照面积大，现在主要是讨论太阳能在连续供电方面的讨论，来提高太阳能的利用率。国内太阳能移动设备的讨论：1996 年，清华高校参照日本能登竞赛规范研制了”追日“号太阳能汽车。马鞍山一公司研制开发了国内首量利用太阳能进行电能补偿的电动汽车。2021 年首辆太阳能轿车在南京国展中心亮相。在太阳能清扫车方面，2006 年 8 月，一种获得国家有用新型和外观专利的太阳能环保道路清扫车，在

7、新疆乌鲁木齐亮相。另外，邢台市中河环卫设备有限公司创造了手推式太阳能道路清扫车，山东顺兴机械有限公司生产的太阳能光伏节能清扫车。在清扫车方面，都将太阳能的利用作为一个重点的讨论方向，实现防止环卫设备的二次污染，节能环保。二）太阳能充电系统使用芯片MSP430 系列单片机是美国德州仪器TI ）1996 年开头推向市场的一种16 位超低功耗的混合信号处理器 Mixed Signal Processor ）。其主要特点有：1. 超低功耗MSP430 系列单片机的电源电压采纳 1.8 3.6V 低电压， RAM 数据保持方式下耗电仅0.1 A ，活动模式耗电 250 A/MIPSMIPS ：每秒百万条

8、指令数）， IO 输入端口的漏电流最大仅 50nA 。2. 强大的处理才能MSP430 系列单片机是 16 位单片机，采纳流行、颇受学术界好评的精简指令集RISC ）结构，一个时钟周期可以直行一条指令，使 MSP430 在 8MHz 晶振工作时，指令速度可达 8MIPS 。3. 高性能模拟技术及丰富的片上外围模块MSP430 系列单片机结合TI 的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设。视 型 号 不 同 可 能 组 合 有 一 下 功 能 模 块 ： 看 门 狗 WDT ） ， 模 拟 比 较 器 A ， 定 时 器ATimer_A ），定时器 BTimer_B ），串口 0,1US

9、ART0 、 1），硬件乘法器，液晶驱动器， 10 位/12/14 位 ADC ， 12 位 DAC ，总线，直接数据存取 DMA ），端口 0P0），端口 1 6P1 P6），基本定时器 Basic Timer ）等。4. 系统工作稳固上电复位后，第一由DCO_CLK启动 CPU ，以保证程序从正确的位置开头执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳固时间。然后软件可设置适当的寄存器的掌握位来确定最终的系统时钟频率。另外，MSP430系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为-40+85 ，运行稳固、牢靠性高，所设计的产品适用于各种民用和工业环境。5. 便利高效的开发环境以 FLASH技术、 JTA

10、G 调试、集成开发环境结合的开发方式，具有便利、廉价、有用等优点，在单片机开发中仍较为少见。其他系列单片机的开发一般均需要专用的仿真器或编程器。MSP430F149 是 MSP430 单片机 F14x 系列的单片机。它的引脚封装图为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.2.1MSP430F149 引脚封装功能框图为：图 3.2.2MSP430F149 的功能框图UC3906 是型密封铅酸蓄电池充电专用治理芯片，芯片引脚图见图3.2.3 ，引脚说明见表3.2.1。它能够供应电池的三种充电规律状态大电流充电、可控过充电和浮充电）掌握，能使 充电器的充电电压随电池电压温度系数的变

11、化而变化，从而使密封铅酸蓄电池在很宽的温度范围内都能达到正确的充电状态如电池容量和使用寿命），可以分别对充电电流、充电电压通过电压掌握环、电流掌握环两个掌握环路）实现掌握，电路静态功耗低 10 崔岩，蔡炳煌，李人勇，等太阳能光伏系统MPPT掌握算法的对比讨论 EJ-1 太阳能学报， 2006 ，276 ： 535 53911 欧阳名三，余世杰，沈玉良, 采纳单片机的太阳能电池最大功率点跟踪掌握器J 电技术， 2002， 2912 ： 495112 李兴虎 . 混合动力汽车结构与原理M. 北京: 人民交通出版社，2021.13 王鸿麟，钱建立，周晓军智能快速充电器的设计与制作M 北京：科学出版社

12、，2001 ：116 13314 路秋生 . 常用充电器电路与应用M. 北京：机械工业出版社，2004.8 ： 42-49 15K.K. Tse, M.T. Ho, H.S. Chung, and S.Y. Hui,“A Novel MaximumPower PointTracker for PV Panels Using Switching FrequencyModulationIEEE Trans. PowerElectronics, vol.17, pp. 980-989,Nov.200216B.M.T. Ho, H.S. Chung,“An Integrated Inverter Wi

13、th MaximumPower Tracking for Grid-ConnectedPV SystemsIEEETrans.PowerElectronics,vol.20,pp.953-962,July 2005可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四、方案 设计方案、或讨论方案、研制方案）论证：一）、确定方案设计的步骤如下： 1明确太阳能混合动力清扫车太阳能系统的组成部分，明确各部分的作用和要求。2. 进行各个模块设计，器件选型，电路设计。3. 硬件电路的制作，太阳能系统的最大功率点的充电编程调试。4. 整车安装，太阳能系统的整车调试改进。二）、太阳能混合动力清扫车太阳能系统的设

14、计。1太阳能系统的构成太阳能混合动力清扫车太阳能系统是由太阳能电池板产生电能设计转换模块将产生的电能尽可能的储备入铅酸蓄电池中，并将这部分能量依据太阳能混合动力清扫车的能量需求来支配能量的利用，达到节能环保的设计初衷。结构框图：掌握转换充电模块：太铅可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结能阳最大功率电点找寻控+池板制模块蓄电池酸蓄充电管电池理模块可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4.1.1太阳能系统结构框图2. 太阳能电池板和铅酸蓄电池的选型铅酸蓄电池采纳的是某公司生产的CB100 1212V， 100AH/10HR）阀控式密封铅酸蓄电池。恒压充电时循环使用条件为1

15、4.5-14.9V， 77 F25），充电电流小于30A。浮充使用条件为 13.6-13.8V ， 77 F25），充电电流小于15A。太阳能电池板的种类特别多，有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、砷化镓组件等，其中单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池使用的比较多，占市场的80%以上，在硅系列中转换效率最高技术最为成熟的是单晶硅，综合我们选用了某公司生产的SP100-18M款的单晶硅太阳能电池板。产品的标称参数见下表：开路电压 V）峰值电压 V）短路电流 A）峰值电流 A）峰值功率 W）21.55186.305.65100表 2.1SP100-18M 款的单晶硅太阳能电池板标

16、称参数注：测试条件为 AM=1.5。E=1000W/。 TC=25。3掌握转换充电模块的设计太阳能电池板最大功率点的找寻掌握模块的设计太阳能电池板最大功率点的找寻掌握模块的设计主要基于buck 电路 如图 4.3.1 ），通过buck 电路将输入与输出之间建立的关系：Uo=D*Us其中 D=Ton/Ts,Ton为每个掌握周期内开关管的连续导通时间，Ts 为开关频率掌握周期），不考虑损耗，buck电路两端的功率相等，实 时检测太阳能电池板端的电压电流和蓄电池端的电压电流，送入MSP430F149单片机中通过算法编程实现太阳能最大功率点的找寻。基本框图见图4.3.2 。可编辑资料 - - - 欢迎

17、下载精品名师归纳总结图 4.3.1buck电路图 4.3.2MPPT 基本框图蓄电池充电治理模块使用 UC3906 密封铅酸蓄电池充电专用芯片，UC3906 内部集成了密封铅酸蓄电池充电的3种规律掌握和检测功能，并具有充放电自适应、环境温度自适应以及欠压爱护功能。充电电路如图 4.3.3 。图 4.3.3UC3906 充电电路4. 与整车的结构设计依据 SP100-18M 款的单晶硅太阳能电池板的尺寸数据为：长105cm，宽 84cm，厚 3.5cm ， 结合太阳能混合动力清扫车的结构尺寸车宽 78cm），可以将太阳能电池板作为整个清扫车的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结遮阳顶

18、的部分，这样既可以很好的接收太阳光线又可以为清扫人员遮挡太阳。又由于太阳东升西落在不同时刻相对于电池板的太阳光线入射角不同，电池板的发电功率也会不同，为满意太阳能电池板在其他条件肯定的情形下最大限度的被太阳光直射，依据试验：光照角度对太阳能电池板发电的影响特性，来设计一个手动或半自动的太阳能跟踪机构，尽可能的利用太阳能。5. 太阳能在整车中的能量安排太阳能混合动力清扫车中以混合动力为主要的驱动能源，太阳能电池板为以帮助能源，太阳能混合动力清扫车中用电部分见表5.1表 5.1 太阳能混合动力清扫车用电器序号名称工作电压V）功率 W）数量1风机4850022盘刷电机242523滚刷电机241001

19、4水泵121215CB100-12V 蓄电池1由上表可以看出太阳能电池板主要的功用是给12V 铅酸蓄电池充电储存能量，也可以是直接带动水泵工作。所以在整个车的能量安排中，太阳能电池板就是尽可能的给铅酸蓄电池充电，在太阳良好的情形下给水泵直接供电。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结五、进度支配： 第 1 周：文献调研。第 2 周：太阳能系统的总体方案设计。第 3 周：太阳能充电掌握转换模块的方案设计和比较，针对太阳能板性能明白的一些基础试验。第 4 周：太阳能充电掌握转换模块的硬件电路设计运算。 第 5 周：绘制 PCB板并送往加工，选购需要的电子元器件。第 6 周：加工得到完整的电路板，焊接电路板并对电路板进行简洁的调试。第 7 周：结合掌握电路和电池板进行掌握试验软件编程。第 8 周：太阳能系统的调试与改进。第 9 周：充电系统对电池的充电试验。第 1011 周：太阳能充电系统掌握器最终调试，车辆系统总装。 第 1213 周：运行调试。第 14 周：论文撰写、答辩。六、指导老师看法：签名：年月日七、开题审查小组看法：签名：年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载